Modelo Estándar Máster universitario en formación del profesorado educación secundaria Metodología experimental y aprendizaje de la física y la química Álvaro Camello Lázaro

Índice Introducción Leptones Quarks Hadrones Bariones Mesones Fermiones y Bosones Fuerzas fundamentales Campo de Higgs Actualidad

Según Gordon Kane (2003) físico teórico de la Universida de Michigan… Introducción Según Gordon Kane (2003) físico teórico de la Universida de Michigan… ... El Modelo Estándar es, en la historia, la más sofisticada teoría matemática sobre la naturaleza. A pesar de la palabra “modelo ” en su nombre, el Modelo Estándar es una teoría comprensiva que identifica las partículas básicas y especifica cómo interactúan. Todo lo que pasa en nuestro mundo (excepto los efectos de la gravedad) es resultado de las partículas del Modelo Estándar interactuando de acuerdo con sus reglas y ecuaciones Partículas fundamentales: Leptones y Quarks Fuerzas fundamentales: Interacción electromagnética, gravitatoria e interacción fuerte y débil Teoría que describe las relaciones entre las interacciones fundamentales conocidas y las partículas elementales que componen toda la materia

Leptones Existen seis leptones conocidos agrupados en tres generaciones Los leptones cargados interaccionan por interacción débil y electromagnética y los neutros solo sienten la interacción débil Los números cuánticos leptónicos se conservan en todas las interacciones Ejemplo:

Quarks Partículas fundamentales que sienten interacción fuerte, débil y electromagnética Los quarks no se han observado en estados libres, que tendrían carga fraccionada. Los estados ligados de quarks se denominan hadrones

Hadrones Se han observado mas de doscientos estados ligados de quarks, todos ellos con carga eléctrica entera BARIONES (3 Quarks) ANTIBARIONES (3 Anti-Quarks) MESONES (Quark - Anti-Quarks) Los números cuánticos internos se conservan en interacciones fuerte y electromagnética y no se conservan en interacciones débiles Número Bariónico: Carga:

Hadrones Interacción fuerte: Interacción débil: Se conservan No se conservan La cromodinámica cuántica es la teoría que explica los quarks y aunque hasta la fecha sólo se han encontrado estados ligados de 2 y 3 quarks, físicos experimentales han presentado evidencias de partículas de 5 quarks (pentaquarks) constituido de 5 quarks y un antiquarks.

Fermiones o Bosones Todas las partículas se clasifican como fermiones  o bosones. La diferencia entre ellas es debida al valor de su spin Fermiones Bosones Spin fraccionario del momento angular intrínseco en unidades de h/2π Estadística de Fermi-Dirac Quarks, Leptones y Bariones Spin entero del momento angular intrínseco en unidades de h/2π Varios bosones pueden ocupar el mismo estado cuántico Partículas portadoras de las interacciones Quedan por descubrir el Bosón de Gibbs y el Gravitón Partículas de materia Partículas de fuerza o partículas mediadoras de la interacción

Partículas de materia interactúan intercambiando partículas virtuales Fuerzas fundamentales Tenemos las partículas básicas… pero ¿cómo interactúan entre ellas? I. gravitatoria I. electromagnética I. fuerte I. débil ¿Quién transmite el mensaje? Partículas mediadoras, partículas de fuerza o partículas virtuales Gravitones Fotones Gluones W y Z Partículas de materia interactúan intercambiando partículas virtuales

Campo de Higgs “Vacio” está formado 4 fuerzas fundamentales 4 campos fundamentales Campo de Higgs Bosón de Higgs Partícula mediadora

Campo de Higgs ¿Porqué la existencia de un nuevo campo? El modelo estándar tiene un aspecto no trivial que es que ciertos bosones intermediarios de las interacciones (W+, W -, Z0) tienen masa, y los otros (fotones y gluones) no tienen Un nuevo campo, cuyo mínimo de energía no corresponde al campo nulo, produce cierta ruptura de simetría de forma que los bosones y fermiones acoplados a dicho campo adquieran masa (al menos a energías bajas) Las interacciones de las partículas con este campo provoca que adquieran masa A más interacción con el campo Higgs más masa Fotones no interaccionan con el campo de Higgs Los quarks “top” lo hacen muy intensamente

Actualmente ATLAS y CMS son detectores de propósito general designados para "ver" un amplio rango de partículas y fenómenos en el colisionador de hadrones LHC La partícula de Higgs no es directamente medida en los detectores porque decae de inmediato a otras partículas más ligeras aún así… Son resultados preliminares pero el pico que aparece en la figura parece indicar la existencia de un bosón Nivel de confianza de 5-sigma y con una masas de ~126,5 GeV Dado que la experimentación ha sido dirigida sobre la base de la física del bosón de Higgs, esto es un indicio muy fuerte de que se puede estar ante el hallazgo de dicha partícula

Bibliografia http://www.lhc-closer.es/2/6/1/0 https://www.youtube.com/watch?v=I3jtzXr69GY http://www.i-cpan.es/media/Poster_Particulas.pdf http://www.if.ufrgs.br/~moreira/modeloestandar.pdf https://www.mensa.es/amf/03marzoModeloestandarFisicaparticulas.pdf